华盛顿:在银河系中,太阳大小的恒星并不是最常见的。小得多的恒星更常见——这些恒星拥有银河系中最多的岩石行星,科学家们正在寻找能够孕育生命的世界。
新的研究提供了关于行星是如何在这些被称为极低质量恒星(VLMS)的小恒星周围形成的见解,展示了围绕它们形成行星的气体和尘埃盘中的化学成分与在太阳等恒星周围观察到的圆盘有多大的不同。
詹姆斯·韦伯太空望远镜在一颗名为ISO-ChaI 147的新生恒星周围收集了行星形成的原行星盘的数据。它的质量约为太阳的11%,直径约为太阳的43%,光度约为太阳的2%。
ISO-ChaI 147距离地球约625光年。一光年是光在一年内传播的距离,5.9万亿英里(9.5万亿公里)。
韦伯的观测表明,这颗恒星的原行星盘中的气体——未来行星的成分——富含碳,没有水蒸气的证据,而新生的类太阳恒星周围的原行星盘中则富含氧气和丰富的水蒸气。
这种差异是否会影响这些小恒星周围形成的岩石行星未来的可居住性?
荷兰格罗宁根大学(University of Groningen)的天体物理学家阿迪亚·阿拉哈维(Aditya Arabhavi)是周四发表在《科学》(Science)杂志上的这项研究的主要作者,他说:“一颗行星主要需要的条件之一是水处于液态,并有适宜居住的大气层。”
Arabhavi说:“尽管我们可以预计,VLMS圆盘的不同环境会对行星的组成和可居住性产生强烈影响,但很难预测这是否会使它不太可能适合居住。”
当密集的星际气体和尘埃团在自身的引力作用下坍缩时,恒星就形成了。一旦一颗恒星出现在这样一个云的中心,剩余的物质就会在它周围形成一个旋转的圆盘,为恒星的生长提供动力,并经常产生行星。
新生太阳大小的恒星周围的圆盘比小恒星周围的圆盘含有更多的物质,这使得这些较大的恒星更有可能在它们周围形成气态巨行星,就像太阳有木星和土星一样。
“它们是我们银河系中最常见的恒星,”德国马克斯普朗克天文研究所的天体物理学家和研究合著者托马斯亨宁在谈到非常低质量的恒星时说。
“这些天体是目前寻找岩石行星的目标,因为它们在这样的恒星周围更容易找到。此外,它们的行星形成盘的质量通常太小,不足以形成巨行星,但足以形成岩石行星,”亨宁说。
科学家们已经确定了围绕质量非常低的恒星运行的岩石行星,包括一些位于“宜居带”的行星。宜居带是指与恒星的轨道距离,在那里行星可能经历适合生命存在的条件。
亨宁说:“我认为,如果这些行星位于液态水存在的区域,它们将仍然适合居住。”
ISO-ChaI 147仍处于婴儿期,最终可能会成为一种非常低质量的恒星,称为红矮星。这颗恒星的直径大约只有木星的四倍。太阳的直径大约是木星的10倍。
韦伯望远镜于2022年开始运行,它还在ISO-ChaI 147的原行星盘中发现了乙烷——这是第一次在太阳系外发现乙烷——以及其他以前从未在这样的原行星盘中发现过的富含碳的气体。
阿拉哈维说:“韦伯提供了前所未有的宝贵数据,这无疑是在帮助我们。”“尽管先前使用(现已退役的)斯皮策太空望远镜进行的研究表明,这些围绕VLMS形成行星的圆盘与围绕类太阳恒星的圆盘不同,但不知道这些来源不仅略有不同,而且与迄今为止观测到的任何类太阳恒星的气体成分不同。”